89684

МЕХАНИЗМЫ БИОЭЛЕКТРОГЕНЕЗА И ЕГО РОЛЬ В ВОЗБУЖДЕНИИ

Доклад

Биология и генетика

В нем растворы соли разной концентрации разделены мембраной имеющей неодинаковую проницаемость для катионов и анионов на которые диссоциирует данная соль. При одинаковой проникающей способности катионов и анионов на которые диссоциирует электролит электрическая энергия не генерируется как бы ни был высок концентрационный градиент на мембране. Схематически электролит Нернста можно представить: проницаемость катионов проницаемость анионов Электродвижущая сила возникающая в концентрированном электролите который образован раствором...

Русский

2015-05-13

63.57 KB

0 чел.

МЕХАНИЗМЫ БИОЭЛЕКТРОГЕНЕЗА И ЕГО РОЛЬ В ВОЗБУЖДЕНИИ

ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА БИОЭЛЕКТРОГЕНЕЗА (БЭГ)

Живая ткань обладает не только пассивными, но и активными электрическими свойствами, являясь источниками электромагнитной энергии. Природа БЭГ была установлена только после появления теории электрической диссоциации, которая была разработана в 1887 г. Аррениусом. Живые ткани обладают свойствами электролита, которые диссоциируются на катионы и анионы. В этой связи, самой простой моделью источника электромагнитной энергии биологических тканей служит концентрационный элемент Нернста. В нем растворы соли разной концентрации разделены мембраной, имеющей неодинаковую проницаемость для катионов и анионов, на которые диссоциирует данная соль. Вследствие существования разности концентрации, электролит стремится диффундировать через мембрану. Но, в силу неодинаковой проникающей способности образующих его ионов, один из них преодолевает мембрану, а другой задерживается ею. В результате, на мембране образуется двойной слой зарядов. При этом, более разбавленный раствор принимает заряд того иона, который лучше проникает сквозь мембрану. Если это катион, то электрический ток во внешней цепи концентрационного электролита течет от электрода, погруженного в раствор с меньшей концентрацией, к электроду, находящемуся в более крепком растворе. При одинаковой проникающей способности катионов и анионов, на которые диссоциирует электролит, электрическая энергия не генерируется, как бы ни был высок концентрационный градиент на мембране.

Схематически электролит Нернста можно представить:

 

 - проницаемость катионов

  - проницаемость анионов

Электродвижущая сила, возникающая в концентрированном электролите, который образован раствором одной соли, определяется из уравнения Нернста:

- универсальная газовая постоянная;

- температура;

- валентность ионов;

- число Фарадея;

- концентрация анионов в первой области;

- проницаемость для катионов через мембрану;

- концентрация катионов во второй области;

- концентрация анионов в первой области;

- концентрация анионов во второй области;

- проницаемость для анионов через мембрану.

Уравнение Нернста явилось результатом математической обработки многочисленных результатов экспериментального исследования функциональной зависимости ЭДС концентрационного элемента от соотношения концентрации соли в растворах, разделяемых мембраной. По Нернсту, десятикратная разность концентраций однозарядного иона создает ЭДС примерно 60 мВ (а двухзарядные ионы создают ЭДС примерно 30 мВ), следовательно, одновалентные ионы вносят наибольший вклад в БЭГ.

Наличие концентрационных градиентов является необходимым, но недостаточным условием БЭГ. Он обусловливается также тем, что сквозь БМ катионы проникают лучше, чем анионы. Концентрационные градиенты стремятся выровнять содержание всех ионов по обе стороны БМ. Однако, БМ препятствует этому процессу, поддерживая тем самым ионную асимметрию. Важный вклад в поддержание ионной асимметрии и соответствующих концентрационных градиентов (например, ионов и ) на плазмолемме любой клетки вносит их активный транспорт.

Таким образом, при наличии БЭГ всегда соблюдается два обязательных условия:

1. Существование концентрационных градиентов электролитов на клеточной мембране.

2. Наличие неодинаковой проницаемости этой мембраны для катионов и анионов, на которые диссоциируют электролиты в живой клетке (внутри и вне клетки).

При рассмотрении живых тканей в качестве концентрационного элемента, необходимо учитывать диффузию через БМ не одного иона, а всех, концентрации которых неодинаковы внутри и вне клетки, и которые способны при этом проникать через БМ.